عنصر كيميائي

‹›

منذ آلاف السنين والعلماء في بحث جاد عن اكتشاف العناصر الكيميائية

العنصر هو لب المادة

.

وسواء كانت تلك المادة قليلة أو كثيرة، وأطلق على كل عنصر اسم (ورمز) يعرف به ويتميز بخاصية خاصة به. وتم اكتشاف معظم العناصر ، فمنها يتكون كل مافي الوجود من نجوم وومجرات وكواكب وأرض وجبال، ونبات، حيوان، وإنسان. ومنها ماهو مستقر ثابت لا يتغير ومنها ماهو غير مستقر، بل يتحول من عنصر إلى آخر بسبب نشاطه الإشعاعي.

أمثلة من العناصر : الهيدروجين، والهيليوم، والكربون، والأكسجين، والنتروجين، والفوسفور، والكلور واليورانيوم ، نحو 118 عنصر (ونقول نحو 118 عنصر لأن الفيزيائيون يصنعون الجديد منها بين الحين والآخر بواسطة معجلات الجسيمات).

طبقا لنظرية الانفجار العظيم بدأ الكون بغازي الهيدروجين والهيليوم، وتجمعت تلك الغازات في تجمعات كثيرة فشكلت نجوما وتجمعات نجوم في مجرات. ارتفعت درجة حرارة النجوم الابتدائية منذ نحو 13 مليار سنة فيجري في باطنها تفاعلات نووية وإندماجات نووية.

يؤدي الاندماج النووي إلى التحام نوايا عنصري الهيدروجين والهيليوم الخفيفين، فتكون منهما عناصرا أخرى كتلتها أكبر. فبينما تبلغ كتلة الهيدروجين 1 وحدة ذرية والهيليوم 4 وحدات ذرية، تنشأ بتلاحمها المتتالي في النجوم والشمس العناصر الأخرى "وتطبخ" ، فيتكوّن الكربون (12 وحدة ذرية) والأكسجين (16 وحدة ذرية)، والصوديوم (23 وحدة ذرية)، وهكذا حتى اليورانيوم (238 وحدة نووية).

لا توجد في الطبيعة عناصر أثقل من اليورانيوم (عدده الذري 92، وكتلته الذرية 238 وحدة ذرية) بسبب عدم استقراره، فهو يتحلل بالإشعاع وينشأ منه بعد ذلك الرصاص وهو عنصر مستقر لا ينقسم ولا يشع [العدد الذري يعادل عدد البروتونات في النواة، والكتلة النوية تعادل عدد البروتونات والنيوترونات فيها].

ولكن استطاع الفزيائيون تركيب عناصرا أثقل من اليورانيوم بواسطة تسليط النيوترونات عليها فتمتصها ويتكون منها عناصر أثقل من 238 وحدة ذرية، مثل البلوتونيوم والأمريكيوم والأينشتاينيوم ولكنها لا تبقى على حالها فسرعان ما تتحلل إلى عناصر أخف منها فتكون مستقرة.

في القِدم

تتكون النواة الذرية من بروتونات (أحمر) ونيوترونات (أزرق). يحدد عدد البروتونات نوع العنصر. ويحدد عدد البروتونات والنيوترونات الكتلة الذرية وعما إذا كانت النواة مستقرة أم غير مستقرة (أي مشعة).

• عرف روبرت بويل في 1661، أن هناك أكثر من مجرد أربعة عناصر.
• عرفت بعد ذلك عناصر أخرى وأعطيت في 1789 تسمية "عناصر الكيمياء" أنطوان لافوازييه، الذي يحتوي على ثلاثة وثلاثون عنصرا،
• وفي عام 1818، عرفة "[يونس ياكوب برتسيليوس]" الأوزان الذرية لخمسة وأربعين عنصر، * وعرف "ديمتري منديلييف مع مطلع القرن العشرين أن العنصر هو مادة نقية لا يمكن أن تكون متحللة في أي مادة. بعبارة أخرى، العنصر لا يمكن أن يتحول إلى عنصر آخر بواسطة تفاعلات كيميائية (ملحوظة: يمكن تحول عنصر إلى عنصر آخر فقط بالتفاعل النووي، وهي تفاعلات فيزيائية وليست كيميائية.)
• وعرف اكتشاف الكيميائي هنري موزلي في عام 1913 أن الأساس في تعريف العنصر المادي هو العدد الذري لذرة، عندما أصبح متفهما بأن الوزن الذري هو مجموع كتل البروتونات والنيوترونات المتمركزة في نواة الذرة. أدت تلك المعلومات في النهاية إلى التعريف الحالي للعنصر،

استناداً إلى العدد الذري (عدد البروتونات في نواة الذرة). استخدام الأرقام الذرية، بدلاً من الأوزان الذرية، للتمييز بين العناصر،

• حاليا تعرف IUPAC العنصر، إذا بقي لنظير مشع مدة أطول من10−14 ثانية بحيث تستطيع خلالها النواة تشكيل سحابة إلكترونية.
• قبل عام 1914، كانت تعرف العناصر اثنين وسبعين، فقط.
• اكتشف العنصر 101 ثم سمي مندليفيوم تكريما للكيميائي منديلييف. وهو أول من قام بترتيب العناصر بطريقة دورية في الجدول الدوري بحسب خواصها الكيميائية.
• في الآونة الأخيرة، وذكر التقرير التوليفي للعنصر 118 (عدد البروتونات في النواة) في تشرين الأول/أكتوبر 2006 م.
• وذكر التقرير التوليفي لعنصر 117 (عدد البروتونات في النواة الذرية) في نيسان/أبريل 2010 م.

(ملحوظة: ينما يحدد العدد الذري (عدد البروتونات) نوع العنصر، يحد مجموع البروتونات والنيوترونات الكتلة الذرية. في العادة يساوي عدد النيوترونات عدد البروتونات في النواة الذرية، ولكن في العناصر الثقيلة يزداد عدد النيوترونات عن عدد البروتونات).

مراحل التعرف على العناصر المختلفة

• قبل القرن الماضي، وفي مختلف الثقافات والعصور القديمة، كانت هناك عشر مواد مألوفة من العناصر الكيميائية وهي :

الكربون، النحاس والذهب، الحديد، الرصاص، الزئبق، والفضة ،الكبريت، القصدير، والزنك.

• ثلاث مواد إضافية أيضا كعناصر وهي :

الزرنيخ، الأنتيمون والبزموت.

• وعرفت معظم ما تبقى من العناصر الموجودة في الطبيعية

قبل عام 1900، بما في ذلك:

• ثم عرفت معظم العناصر النادرة ، مثل :

سيريوم لانثانوم، غادولينيوم ونيوديميوم،

• ثم اكتشف العنصر المشع البولونيوم (العددالذري 84) واليورانيوم (العدد الذري 92).
• ثم اكتشاف العنصر 'كوبيرنيسيوم' رقم 112 في عام 2009، والرمز الذري 'Cn' له.
• ثم العنصرالأثقل الذي يعتقد أنه قد تم تركيبه حتى الآن العنصر 118، أونونوكتيوم، يوم 9 أكتوبر 2006، في مختبرات فليروف تفاعلات نووية في دوبنا، روسيا.
• ثم العنصر رقم 117 عنصرا آخر ادعى إلى أن اكتشف، في عام 2009،وقامت منظمةIUPAC بالإعتراف رسميا بالعنصر أونونكواديوم وأونونهيكسيوم، والعناصرالتالية العنصر رفم 114 و 116، في حزيران/يونيو

2011.

الجدول الدوري

ان هذا الجدول الذي نراه اليوم لا يختلف كثيرا عن الجدول الدوري الذي قام ببنائه ديمتري ماندليف عام 1869 والذي كان يحوي آنذاك على 63 عنصرا فقط دون أن يعلم شيئا عن مبنى الذرة وما تحويه من جسيمات. ذلك الجدول الذي لخص المعلومات المتوفرة آنذاك عن الخصائص الكيميائية للعناصر، مثل التكافؤ والعناصر النبيلة.

وقد كان ماندليف يمارس لعبة الورق "السوليتير" في سفراته الطويلة مما اوحى له ان يكرس لكل عنصر بطاقة تحوي اسمه وصفاته. وبذا فقد جمع 63 بطاقة بعدد العناصر المعروفة في ذلك الوقت. وحاول ترتيبها بشتى الطرق إلا أنه لم ينجح في ذلك سوى في شهر شباط من عام 1869، حيث رتب العناصر حسب أوزانها الذرية بحيث كوّن جدولا من أعمدة وأسطر. في الأعمدة تتواجد العناصر ذات الصفات المتشابهة من وجهة التكافؤ وهي تكون ما يدعى بالعائلات. أما في الأسطر فالعناصر مرتبة بحيث تتدرج أوزانها تدريجيا.

كيف نجح ماندليف في مهمته في حين فشل اخرون؟ ولماذا ارتبط الجدول الدوري باسمه وليس باسم لوثر ماير ألمانيا الذي نشر جدولا مشابها في نفس الفترة؟؟ ان السبب في ذلك يعود أساسا إلى نجاح ماندليف في التنبؤ بوجود عناصر لم تكن معروفة آنذاك. لذا فقد أبقى عددا من الخانات فارغة في جدوله مع تحديد صفاتها. أولى توقعاته تحققت حينما تم اكتشاف الغاليوم عام 1875. الخطأ الوحيد الذي وقع فيه ماندليف هو ترتيب العناصر حسب أوزانها الذرية (الكتلة الذرية) وليس حسب أعدادها الذرية (عدد البروتونات). ولحسن حظه فإنه في معظم الحالات تزيد الأوزان الذرية بزيادة الأعداد الذرية.

التصميم

الجدول الدوري للعناصر

قائمة بأسماء العناصر المعروفة الآن والبالغ عددها ‹118›

• يتضمن الجدول التالي فرز العناصر المعروفة البالغ عددها 118، مع ربط اسم كل عنصر بمقالة منفردة على ويكيبيديا العربية ليتسنى للقارئ معرفة العنصر وخصاصه بالتفصيل.
• ويرد في هذا الجدول كل من العدد الذري للعنصر والاسم ورمز وخصائصه الطبيعية والكيميائية.
• ويتضمن الجدول القياسات على العناصر(الصلبة أو السائلة أو الغازية) من قبل المنظمة الدولية(STP).
• ويتضمن أيضا الخصائص الرئيسية ونظائر العنصر، هل هي مستقرة أم غير مستقرة طبيعيا ، والمصنعة تكنولوجيا، أي التي لا توجد بشكل طبيعي في الطبيعة.
• ويصف ملخص خصائص العناصر باستخدام الفئات العريضة المقدمة عادة في جداول الدوري: أكتينيدي، فلز قلوي فلز قلوي ترابي، الهالوجين، لانثانيدي، وفلزالمعدن، ميتالويد، الغازات الخاملة، غير المعدنية والمعادن الانتقالية

قائمة العناصر

العدد الذري	الاسم	الرمز	المجموعة	الدورة	التجمع	الحالة	الاكتشاف	الوصف
1	الهيدروجين	H	1	1	s	غاز	طبيعي	لا فلز
2	الهيليوم	He	18	1	s	غاز	طبيعي	غاز نبيل
3	الليثيوم	Li	1	2	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
4	البريليوم	Be	2	2	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
5	البورون	B	13	2	p	صلب	طبيعي	شبه فلز
6	الكربون	C	14	2	p	صلب	طبيعي	لا فلز
7	النيتروجين	N	15	2	p	غاز	طبيعي	لا فلز
8	الأوكسجين	O	16	2	p	غاز	طبيعي	لا فلز
9	الفلور	F	17	2	p	غاز	طبيعي	هالوجيني
10	النيون	Ne	18	2	p	غاز	طبيعي	غاز نبيل
11	الصوديوم	Na	1	3	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
12	الماجنيسيوم	Mg	2	3	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
13	االألمينيوم	Al	13	3	p	صلب	طبيعي	فلز
14	السيليكون	Si	14	3	p	صلب	طبيعي	شبه فلز
15	الفوسفور	P	15	3	p	صلب	طبيعي	لا فلز
16	الكبريت	S	16	3	p	صلب	طبيعي	لا فلز
17	الكلور	Cl	17	3	p	غاز	طبيعي	هالوجيني
18	أرغون	Ar	18	3	p	غاز	طبيعي	غاز نبيل
19	البوتاسيوم	K	1	4	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
20	الكالسيوم	Ca	2	4	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
21	السكانديوم	Sc	3	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
22	التيتانيوم	Ti	4	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
23	الفانديوم	V	5	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
24	الكروم	Cr	6	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
25	الماجنيسيوم	Mn	7	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
26	الحديد	Fe	8	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
27	الكوبالت	Co	9	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
28	النيكل	Ni	10	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
29	النحاس	Cu	11	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
30	الزنك	Zn	12	4	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
31	الجاليوم	Ga	13	4	p	صلب	طبيعي	فلز
32	جيرمانيوم	Ge	14	4	p	صلب	طبيعي	شبه فلز
33	زرنيخ	As	15	4	p	صلب	طبيعي	شبه فلز
34	سيلينيوم	Se	16	4	p	صلب	طبيعي	لا فلز
35	البروم	Br	17	4	p	سائل	طبيعي	هالوجيني
36	الكريبتون	Kr	18	4	p	غاز	طبيعي	غاز نبيل
37	الروبيديوم	Rb	1	5	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
38	السترونيوم	Sr	2	5	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
39	الايتريوم	Y	3	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
40	الزيركينيوم	Zr	4	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
41	النيوبيوم	Nb	5	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
42	الموليبدينيوم	Mo	6	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
43	التيكنيتيوم	Tc	7	5	d	صلب	عابر / وقتي	فلز انتقالي
44	الروثينيوم	Ru	8	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
45	الروديوم	Rh	9	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
46	الباليديوم	Pd	10	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
47	الفضة	Ag	11	5	d	Solid	طبيعي	فلز انتقالي
48	الكادينيوم	Cd	12	5	d	صلب	طبيعي	فلز انتقالي
49	الإنديوم	In	13	5	p	صلب	طبيعي	فلز
50	Tin	Sn	14	5	p	صلب	طبيعي	فلز
51	الأنتيموني	Sb	15	5	p	صلب	طبيعي	شبه فلز
52	التيلورنيوم	Te	16	5	p	صلب	طبيعي	شبه فلز
53	الأيودين	I	17	5	p	صلب	طبيعي	هالوجيني
54	زينون	Xe	18	5	p	غاز	طبيعي	غاز نبيل
55	سيزيوم	Cs	1	6	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
56	باريوم	Ba	2	6	s	صلب	طبيعي	فلز قلوي
57	لانثيوم	La	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
58	سيريوم	Ce	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
59	براسيديوميوم	Pr	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
60	نيوديميوم	Nd	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
61	بروميثيوم	Pm	3	6	f	صلب	عابر / وقتي	Lanthanide
62	الساميريوم	Sm	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
63	يوروبيوم	Eu	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
64	جادولينيوم	Gd	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
65	تيربيوم	Tb	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
66	ديسبريسيوم	Dy	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
67	هولميوم	Ho	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
68	ايربيوم	Er	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
69	ثوليوم	Tm	3	6	f	صلب	طبيعي	Lanthanide
70	Ytterbium	Yb	3	6	f	Solid	Primordial	Lanthanide
71	Lutetium	Lu	3	6	d	Solid	Primordial	Lanthanide
72	Hafnium	Hf	4	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
73	Tantalum	Ta	5	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
74	Tungsten	W	6	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
75	Rhenium	Re	7	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
76	Osmium	Os	8	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
77	Iridium	Ir	9	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
78	Platinum	Pt	10	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
79	Gold	Au	11	6	d	Solid	Primordial	Transition metal
80	Mercury	Hg	12	6	d	Liquid	Primordial	Transition metal
81	Thallium	Tl	13	6	p	Solid	Primordial	Metal
82	Lead	Pb	14	6	p	Solid	Primordial	Metal
83	Bismuth	Bi	15	6	p	Solid	Primordial	Metal
84	Polonium	Po	16	6	p	Solid	Transient	Metalloid
85	Astatine	At	17	6	p	Solid	Transient	Halogen
86	Radon	Rn	18	6	p	Gas	Transient	Noble gas
87	Francium	Fr	1	7	s	Solid	Transient	Alkali metal
88	Radium	Ra	2	7	s	Solid	Transient	Alkaline earth metal
89	Actinium	Ac	3	7	f	Solid	Transient	Actinide
90	Thorium	Th	3	7	f	Solid	Primordial	Actinide
91	Protactinium	Pa	3	7	f	Solid	Transient	Actinide
92	Uranium	U	3	7	f	Solid	Primordial	Actinide
93	Neptunium	Np	3	7	f	Solid	Transient	Actinide
94	Plutonium	Pu	3	7	f	Solid	Primordial	Actinide
95	Americium	Am	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
96	Curium	Cm	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
97	Berkelium	Bk	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
98	Californium	Cf	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
99	Einsteinium	Es	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
100	Fermium	Fm	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
101	Mendelevium	Md	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
102	Nobelium	No	3	7	f	Solid	Synthetic	Actinide
103	Lawrencium	Lr	3	7	d	Solid	Synthetic	Actinide
104	Rutherfordium	Rf	4	7	d		Synthetic	Transition metal
105	Dubnium	Db	5	7	d		Synthetic	Transition metal
106	Seaborgium	Sg	6	7	d		Synthetic	Transition metal
107	Bohrium	Bh	7	7	d		Synthetic	Transition metal
108	Hassium	Hs	8	7	d		Synthetic	Transition metal
109	Meitnerium	Mt	9	7	d		Synthetic
110	Darmstadtium	Ds	10	7	d		Synthetic
111	Roentgenium	Rg	11	7	d		Synthetic
112	Copernicium	Cn	12	7	d		Synthetic	Transition metal
113	(Ununtrium)	Uut	13	7	p		Synthetic
114	(Ununquadium)	Uuq	14	7	p		Synthetic
115	(Ununpentium)	Uup	15	7	p		Synthetic
116	(Ununhexium)	Uuh	16	7	p		Synthetic
117	(Ununseptium)	Uus	17	7	p		Synthetic
118	(Ununoctium)	Uuo	18	7	p		Synthetic

المركبات

تتحد العناصر مع بعضها البعض ويتكون منها مركبات. فمثلا يتكون ثاني أكسيد الكربون من عنصري الكربون والأكسجين بنسبة 1 ذرة كربون متحدة مع 2 ذرة أكسجين. كما يتكون جزيء ملح الطعام من ذرة من عنصر الصوديوم متحدة مع ذرة من عنصر الكلور.

كما يمكن لذرات العناصر الاتحاد مع بعضها البعض، ونجد ذلك على الأخص في الغازات حيث يتكون جزيء الهيدروجين من ذرتي هيدروجين، وجزيء الأكسجين من ذرتي أكسجين، والنيتروجين من ذرتي النيتروجين.كما يمكن لذرات الفلزات والمعادن الاتحاد مع بعضها البعض وترابط وهذا مانجدة في الحديد النقي، والفضة النقية، أو سبيكة الذهب والفضة.

أما الغازات النبيلة مثل الهيليوم والنيون والكريبتون فلا تتحد مع عناصر أخرى ولا تتحد مع نفسها، فهي توجد كذرات منفردة حرة طليقة.

انظر أيضاً

• تماثل كيميائي
• جدول دوري (كبير)
• العناصر فائقة ثقيلة
• تكافؤ
• فلز

المراجع

• Ball,Philip (2004). The Elements: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 0192840991.
• Emsley,John (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. ISBN 0198503407.
• Gray,Theodore (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. Black Dog & Leventhal Publishers Inc. ISBN 1579128149.
• Scerri,E.R. (2007). The Periodic Table, Its Story and Its Significance. Oxford University Press.
• Strathern,Paul (2000). Mendeleyev's Dream: The Quest for the Elements. Hamish Hamilton Ltd. ISBN 024114065X.